Numonyx® NAND SLC small page
70 nm Discrete
512 Mbit, 528 Byte/264 Word page, x8/x16, 1.8 V/3 V
Features
Density
– 512 Mbit: 4096 blocks
NAND Flash interface
– x8 or x16 bus width
– Multiplexed address/data
Memory configuration
– Page size:
x8 device: (512 + 16 spare) Bytes
x16 device: (256 + 8 spare) Words
– Block size:
x8 device: (16K + 512 spare) Bytes
x16 device: (8K + 256 spare) Words
Supply voltage: 1.8 V, 3 V
Read/write performance
– Random access: 12 µs (3 V)/15 µs(1.8 V)
(max)
– Sequential access: 30 ns (3 V)/50 ns
(1.8 V)(min)
– Page program time: 200 µs (typ)
– Block erase time: 2 ms (typ)
– Programming performance (typ):
x8 device: 2.3 MByte/s
x16 device: 2.4 MByte/s
Additional features
– Copy back program mode
– Error correction code models
– Bad blocks management and wear leveling
algorithms
– Hardware simulation models
Quality and reliability
– 100,000 program/erase cycles (with ECC)
– 10 years data retention
– Operating temperature:
–
40 to 85
°C
Security
– OTP area
– Serial number (unique ID)
– Hardware program/erase locked during
power transitions
Electronic signature
– Manufacturer ID:
x8 device: 20h
x16 device: 0020h
– Device ID:
NAND512W3A2S: 76h
NAND512W4A2S: 0056h
NAND512R3A2S: 36h
NAND512R4A2S: 0046h
Package
– RoHS compliant
– TSOP48 12 x 20 mm
– VFBGA63 9 x 11 mm
Table 1.
Device summary
Root part number list - see
Table 25
for details
NAND512W3A2S
NAND512W4A2S
NAND512R3A2S
NAND512R4A2S
October 2012
210403 - Rev 4
1/51
www.numonyx.com
1
Contents
Numonyx SLC SP 70 nm
Contents
1
2
3
4
Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Memory array organization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Signal descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Bus operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
Command input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Address input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Data input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Data output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Write protect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Standby . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
5
6
Command set . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Device operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
6.1
6.2
Pointer operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Read memory array . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
6.2.1
6.2.2
6.2.3
Random read . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Page read . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Sequential row read . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
6.3
6.4
6.5
6.6
6.7
Page program . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Copy back program . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Block erase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Reset . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Read status register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
6.7.1
6.7.2
6.7.3
6.7.4
Write protection bit (SR7) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
P/E/R controller bit (SR6) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Error bit (SR0) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
SR5, SR4, SR3, SR2 and SR1 are reserved . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
6.8
Read electronic signature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2/51
210403 - Rev 4
Numonyx SLC SP 70 nm
Contents
7
Software algorithms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
7.1
7.2
7.3
7.4
7.5
7.6
Bad block management . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
NAND Flash memory failure modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Garbage collection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Wear-leveling algorithm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Error correction code . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Hardware simulation models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
7.6.1
7.6.2
Behavioral simulation models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
IBIS simulations models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
8
9
10
Program and erase times and endurance cycles . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
DC and AC parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
10.1
10.2
Ready/Busy signal electrical characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Data protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
11
12
13
Package mechanical . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Ordering information . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
210403 - Rev 4
3/51
List of tables
Numonyx SLC SP 70 nm
List of tables
Table 1.
Table 2.
Table 3.
Table 4.
Table 5.
Table 6.
Table 7.
Table 8.
Table 9.
Table 10.
Table 11.
Table 12.
Table 13.
Table 14.
Table 15.
Table 16.
Table 17.
Table 18.
Table 19.
Table 20.
Table 21.
Table 22.
Table 23.
Table 24.
Table 25.
Table 26.
Device summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
Product description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Signal names . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
Valid blocks. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Signal descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Bus operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Address insertion, x8 devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Address insertion, x16 devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Address definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Commands . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Copy back program addresses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Status register bits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Electronic signature . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
NAND Flash failure modes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Program, erase times and program erase endurance cycles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Absolute maximum ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Operating and AC measurement conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Capacitance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
DC characteristics, 1.8 V devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
DC characteristics, 3 V devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
AC characteristics for command, address, data input . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
AC characteristics for operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
TSOP48 - 48 lead plastic thin small outline, 12 x 20 mm, mechanical data . . . . . . . . . . . . 47
VFBGA63 9 x 11 x 1.05 mm - 6 x 8 +15 active ball array, 0.8 mm pitch, mechanical data 48
Ordering information scheme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Document revision history . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
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210403 - Rev 4
Numonyx SLC SP 70 nm
List of figures
List of figures
Figure 1.
Figure 2.
Figure 3.
Figure 4.
Figure 5.
Figure 6.
Figure 7.
Figure 8.
Figure 9.
Figure 10.
Figure 11.
Figure 12.
Figure 13.
Figure 14.
Figure 15.
Figure 16.
Figure 17.
Figure 18.
Figure 19.
Figure 20.
Figure 21.
Figure 22.
Figure 23.
Figure 24.
Figure 25.
Figure 26.
Figure 27.
Figure 28.
Figure 29.
Figure 30.
Figure 31.
Figure 32.
Figure 33.
Figure 34.
Figure 35.
Figure 36.
Logic diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
Logic block diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
TSOP48 connections - x8 devices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
VFBGA63 connections - x8 devices (top view through package) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Memory array organization . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Pointer operations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Pointer operations for programming . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Read (A,B,C) operations. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Sequential row read operations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Sequential row read block diagrams. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Read block diagrams . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Page program operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Copy back operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Block erase operation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Bad block management flowchart. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Garbage collection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Equivalent testing circuit for AC characteristics measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Command Latch AC waveforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Address Latch AC waveforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Data Input Latch AC waveforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Sequential data output after read AC waveforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Read status register AC waveforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Read electronic signature AC waveforms. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Page read A/read B operation AC waveforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Read C operation, one page AC waveforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Page program AC waveforms. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
Block erase AC waveforms. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
Reset AC waveforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
Program/erase enable waveforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Program/erase disable waveforms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Ready/Busy AC waveform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Ready/Busy load circuit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Resistor value versus waveform timings for Ready/Busy signal. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Data protection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
TSOP48 - 48 lead plastic thin small outline, 12 x 20 mm, package outline . . . . . . . . . . . . 47
VFBGA63 9 x 11 x 1.05 mm - 6 x 8 +15, 0.8 mm pitch, package outline . . . . . . . . . . . . . . 48
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